《高考備考指南 物理 》課件-能力課　牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用

能力課牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用(本欄目對(duì)應(yīng)配套訓(xùn)練P23~25)1.(2023年廣東模擬)雨滴在空氣中由靜止開始下落，在其速率不太大時(shí)，雨滴所受到的阻力大小與其速度大小成正比.則在此過程中雨滴的速率v隨時(shí)間t變化的關(guān)系最接近下圖中的()A BC D【答案】B【解析】根據(jù)牛頓第二定律，有mg－f＝ma，又f＝kv，化解得a＝g－kvm，可知隨著速度的增大，加速度逐漸減小，所以速率v隨時(shí)間t變化的斜率減小2.在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計(jì)，電梯靜止時(shí)，曉敏站在體重計(jì)上，體重計(jì)示數(shù)為50kg.電梯運(yùn)動(dòng)過程中，某一段時(shí)間內(nèi)曉敏發(fā)現(xiàn)體重計(jì)示數(shù)如圖所示，在這段時(shí)間內(nèi)，下列說法正確的是()A.曉敏所受的重力變小了B.曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力小于體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力C.電梯一定在豎直向下運(yùn)動(dòng)D.電梯的加速度大小為g5【答案】D【解析】在這段時(shí)間內(nèi)曉敏處于失重狀態(tài)，她對(duì)體重計(jì)的壓力變小了，而她的重力沒有改變，A錯(cuò)誤；曉敏對(duì)體重計(jì)的壓力與體重計(jì)對(duì)曉敏的支持力是作用力與反作用力的關(guān)系，大小相等，B錯(cuò)誤；人處于失重狀態(tài)，加速度向下，運(yùn)動(dòng)方向可能向上減速，也可能向下加速，C錯(cuò)誤；以豎直向下為正方向，有mg－F＝ma，解得a＝g5，方向豎直向下，D正確3.如圖所示是某同學(xué)站在力傳感器上，做下蹲和起立的動(dòng)作時(shí)記錄的力隨時(shí)間變化的圖線，縱坐標(biāo)為力(單位為N)，橫坐標(biāo)為時(shí)間(單位為s).由圖像可知，該同學(xué)的體重約為650N，除此以外，還可以得到的信息是()A.該同學(xué)做了兩次下蹲—起立的動(dòng)作B.該同學(xué)做了四次下蹲—起立的動(dòng)作C.下蹲過程中人處于失重狀態(tài)D.下蹲和起立過程中人都處于超重狀態(tài)【答案】A【解析】人下蹲的動(dòng)作分別有失重和超重兩個(gè)過程，先是加速下降失重，到達(dá)一個(gè)最大速度后再減速下降超重，先失重再超重，起立對(duì)應(yīng)的是先超重再失重.由圖像可知，該同學(xué)做了兩次下蹲—起立的動(dòng)作，A正確，B錯(cuò)誤；由圖像看出下蹲過程既有失重又有超重，且先失重后超重，起立過程中先超重后失重，C、D錯(cuò)誤.4.某籃球運(yùn)動(dòng)員將籃球豎直向上拋出，籃球在最高點(diǎn)離接球手的距離為1.8m，該運(yùn)動(dòng)員接球的整個(gè)過程的時(shí)間約為0.1s(忽略空氣阻力，g取10m/s2)，則下列說法正確的是()A.接球時(shí)，球的速度大小為3m/sB.籃球自由下落的時(shí)間約為1.2sC.手受到的平均作用力的大小是籃球重力大小的7倍D.手接籃球的整個(gè)過程中，籃球處于失重狀態(tài)【答案】C【解析】由運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得，籃球下落到該運(yùn)動(dòng)員手處的速度，由v2＝2gh解得v＝6m/s，籃球的下落時(shí)間t1＝vg＝0.6s，A、B錯(cuò)誤；從接觸該運(yùn)動(dòng)員手到停止運(yùn)動(dòng)，籃球的加速度a＝vt2＝60m/s2，根據(jù)牛頓第二定律F－mg＝ma，可得F＝7mg，C正確；在運(yùn)動(dòng)員接籃球的整個(gè)過程，籃球做減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向向上，籃球處于超重狀態(tài)，5.(多選)(2023年廣東預(yù)測(cè))一名跳傘運(yùn)動(dòng)員從懸停在高空的直升機(jī)中跳下，研究人員利用運(yùn)動(dòng)員隨身攜帶的儀器記錄下了他的運(yùn)動(dòng)情況.通過分析數(shù)據(jù)，畫出了運(yùn)動(dòng)員從跳離飛機(jī)到落地的過程中在空中沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，如圖所示.則對(duì)于運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A.0~10s內(nèi)位移大于100mB.10~15s內(nèi)加速度逐漸增大C.0~10s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員所受阻力逐漸增大D.10~15s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員所受阻力逐漸增大【答案】AC【解析】0~10s內(nèi)，若運(yùn)動(dòng)員勻加速下降，則位移為100m，由圖像可知運(yùn)動(dòng)員的位移大于100m，A正確；v－t圖像的斜率等于加速度，可知10~15s內(nèi)加速度逐漸減小，B錯(cuò)誤；0~10s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員向下的加速度逐漸減小，根據(jù)mg－f＝ma，可知所受阻力逐漸增大，C正確；10~15s內(nèi)運(yùn)動(dòng)員向上的加速度逐漸減小，根據(jù)f－mg＝ma，所受阻力逐漸減小，D錯(cuò)誤.6.(多選)(2023年湖北孝昌一中三模)用一水平力F拉靜止在水平面上的物體，在外力F從零開始逐漸增大的過程中，物體的加速度a隨外力F變化的關(guān)系如圖所示，g取10m/s2.則下列說法正確的是()A.物體與水平面間的最大靜摩擦力為14NB.物體做變加速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)為14N時(shí)，物體的加速度大小為7m/s2C.物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3D.物體的質(zhì)量為2kg【答案】CD【解析】由題圖可知，物體與水平面間的最大靜摩擦力為7N，A錯(cuò)誤；由牛頓第二定律可得F－μmg＝ma，由圖像可知，當(dāng)F1＝7N，a1＝0.5m/s2，當(dāng)F2＝14N時(shí)，a2＝4m/s2，代入上式解得m＝2kg，μ＝0.3.C、D正確，B錯(cuò)誤.7.(2023年中山一中模擬)如圖甲所示的無人機(jī)具有4個(gè)旋翼，可以通過調(diào)整旋翼傾斜度而產(chǎn)生不同方向的升力.某次實(shí)驗(yàn)，調(diào)整旋翼使無人機(jī)受豎直向上的恒定升力F從地面靜止升起，到達(dá)穩(wěn)定速度的過程中，其運(yùn)動(dòng)圖像如圖乙所示.假設(shè)無人機(jī)飛行時(shí)受到的空氣阻力與速率成正比，即f＝kv，方向與速度方向相反，則下列說法正確的是()A.無人機(jī)在第1s內(nèi)的位移等于0.5mB.無人機(jī)在第1s內(nèi)的速度變化量與第2s內(nèi)的速度變化量相等C.空氣對(duì)無人機(jī)的作用力逐漸增大D.空氣對(duì)無人機(jī)的作用力逐漸減小【答案】D【解析】根據(jù)v－t圖像與橫軸圍成的面積表示位移，可知無人機(jī)在第1s內(nèi)的位移滿足x1＞12×1×1m＝0.5m，A錯(cuò)誤；根據(jù)v－t圖像的切線斜率表示加速度，可知無人機(jī)到達(dá)穩(wěn)定速度的過程中，加速度逐漸減小，無人機(jī)在第1s內(nèi)的速度變化量大于第2s內(nèi)的速度變化量，B錯(cuò)誤；空氣對(duì)無人機(jī)的作用力是升力和阻力的合力，由于無人機(jī)的加速度逐漸減小，根據(jù)牛頓第二定律可得F空－mg＝ma，可知空氣對(duì)無人機(jī)的作用力逐漸減小，C錯(cuò)誤，D正確8.如圖所示，M為AB的中點(diǎn)，人用水平恒力推著物體由A運(yùn)動(dòng)到M，然后撤去推力讓物體自由滑到B停下.以推力的方向?yàn)檎较?，則下列物體由A到B過程中的位移x、速度v、合力F、加速度a與時(shí)間t的關(guān)系圖像可能正確的是()A BC D【答案】B【解析】物體在水平面上從A到M做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，位移—時(shí)間圖像的開口向上，撤去推力后物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，位移—時(shí)間圖像的開口向下，A錯(cuò)誤；物體在水平面上從A到M做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，撤去推力后物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，由于到達(dá)B點(diǎn)的速度為零，則物體在前后兩段的平均速度相等，位移也相等，故物體在AM段和MB段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，可推斷物體做勻加速和勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小相等，方向相反，故物體在AM段和MB段所受合外力大小相等，方向相反，B正確，C、D錯(cuò)誤.9.(2023年北京模擬)跨過定滑輪的輕繩一端固定在吊板上，另一端拴在一個(gè)動(dòng)滑輪的軸上，跨過動(dòng)滑輪的輕繩一端固定在吊板上，另一端被吊板上的人拉住，如圖所示.已知人的質(zhì)量為M＝70kg，吊板的質(zhì)量為m＝10kg，繩、定滑輪、動(dòng)滑輪的質(zhì)量以及滑輪的摩擦均可不計(jì).重力加速度g取10m/s2.當(dāng)人和板一起以加速度a＝1.0m/s2向上做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)繩的拉力F1和人對(duì)吊板的壓力F2大小分別為()A.F1＝400N，F(xiàn)2＝300NB.F1＝400N，F(xiàn)2＝330NC.F1＝440N，F(xiàn)2＝550ND.F1＝220N，F(xiàn)2＝550N【答案】D【解析】對(duì)人和吊板整體，根據(jù)牛頓第二定律有4F1－(M＋m)g＝(M＋m)a，解得F1＝220N，對(duì)人根據(jù)牛頓第二定律有F1'＋F2'－Mg＝Ma，解得F2'＝550N.根據(jù)牛頓第三定律得人對(duì)吊板的壓力F2＝F2'＝550N，D正確，A、B、C錯(cuò)誤.10.(多選)如圖所示，一物塊以初速度v0沿粗糙斜面上滑，取沿斜面向上為正方向.物塊速度隨時(shí)間變化的圖像可能正確的是()A BC D【答案】AD【解析】設(shè)物塊重力為mg，所受滑動(dòng)摩擦力大小為f，斜面傾角為θ，則根據(jù)牛頓第二定律可得物塊上滑過程中加速度大小為a1＝mgsinθ＋fm＝gsinθ＋fm.下滑過程中加速度大小為a2＝mgsinθ－fm＝gsinθ－fm＜a1.當(dāng)物塊與斜面間最大靜摩擦力大于重力沿斜面方向的分力時(shí)，則物塊上滑至最高點(diǎn)后將靜止；當(dāng)物塊與斜面間最大靜摩擦力小于重力沿斜面方向的分力時(shí)，則物塊上滑至最高點(diǎn)后將沿斜面下滑，且物塊下滑時(shí)速度沿負(fù)方向11.如圖所示，把長(zhǎng)為L(zhǎng)＝2m、質(zhì)量為M＝8kg的木板放在水平地面上，木板向右運(yùn)動(dòng)的速度v0＝6m/s時(shí)，在木板前端輕放一個(gè)大小不計(jì)、質(zhì)量為m＝2kg的小物塊.木板與地面、物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.2，g取10m/s2.求：(1)物塊及木板的加速度大小；(2)物塊滑離木板時(shí)的速度大小.解：(1)物塊的加速度am＝μg＝2m/s2，對(duì)木板有μmg＋μ(M＋m)g＝MaM，解得aM＝3m/s2.(2)設(shè)物塊經(jīng)時(shí)間t從木板滑離，則L＝v0t－12aMt2－12amt解得t1＝0.4s或t2＝2s(因物塊已滑離木板，故舍去)，滑離木板時(shí)物塊的速度v＝amt1＝0.8m/s.12.如圖所示為傾角為37°、長(zhǎng)l＝16m的傳送帶，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度v＝10m/s，動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，在傳送帶頂端A處無初速度地釋放一個(gè)質(zhì)量m＝0.5kg的物體.已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.求：(1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間；(2)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體從頂端A滑到底端B的時(shí)間.解：(1)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體相對(duì)于傳送帶向下運(yùn)動(dòng)，則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上，物體相對(duì)于傳送帶向下勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin37°－μmgcos37°＝ma，則a＝gsin37°－μgcos37°＝2m/s2，根據(jù)l＝12at2得t＝4s(2)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)物體下滑速度小于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)，物體相對(duì)于傳送帶向上運(yùn)動(dòng)，則物體所受滑動(dòng)摩擦力沿傳送帶向下，設(shè)物體的加速度大小為a1，由牛頓第二定律得mgsin37°＋μmgcos37°＝ma1，則有a1＝mgsin37°＋μmgcos37°m設(shè)當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)經(jīng)歷的時(shí)間為t1，位移為x1，則有t1＝va1＝1010sx1＝12a1t12＝5m＜l＝16當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)速度等于傳送帶速度瞬間，有mgsin37°＞μmgcos37°，則下一時(shí)刻物體相對(duì)于傳送帶向下運(yùn)動(dòng)，受到傳送帶向上的滑動(dòng)摩擦力.設(shè)當(dāng)物體下滑速度大于傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)物體的加速度為a2，則a2＝mgsin37°－μmgcos37°mx2＝l－x1＝11m.又因?yàn)閤2＝vt2＋12a2t解得t2＝1s(t2＝－11s舍去)，所以t總＝t1＋t2＝2s.13.跳樓機(jī)可以使人體驗(yàn)失重和超重(如圖所示).現(xiàn)讓升降機(jī)將座艙送到距地面H＝78m的高處，然后讓座艙自由下落，落到距地面h＝30m的位置時(shí)開始制動(dòng)，使座艙均勻減速，座艙落到地面時(shí)剛好停下.在該體驗(yàn)中，小明將質(zhì)量m＝10kg的書包平放在大腿上(不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2).(1)當(dāng)座艙落到距地面h1＝50m的位置時(shí)，求小明對(duì)書包的作用力F1大小；(2)求跳樓機(jī)從開始制動(dòng)后(勻減速階段)加速度a的大?。?3)當(dāng)座艙落到距地面h2＝15m的位置時(shí)，求小明對(duì)書包的作用力F2大小.解：(1)座艙自由下落到距地面h＝30m的位置時(shí)開始制動(dòng)，所以當(dāng)座艙距地面h1